氣錨原理及應(yīng)用

1、氣錨原理及其在氣錨原理及其在“L”井型應(yīng)用井型應(yīng)用匯報(bào)題綱 氣錨原理 典型氣錨 氣錨在“L”井型應(yīng)用 總結(jié)與思考?xì)忮^氣錨原理原理基于滑脫效應(yīng)基于滑脫效應(yīng)原理原理上沖程時(shí)分氣過程可分為四個(gè)步驟：第一步驟，氣泡在套管內(nèi)隨液流上升時(shí)，由于油氣密度差使油氣產(chǎn)生滑脫，進(jìn)行氣泡首次分離。第二步驟，當(dāng)氣泡到達(dá)氣錨進(jìn)液孔附近時(shí)，液流要流向氣錨進(jìn)液孔，流動(dòng)方向發(fā)生改變。第三步驟，進(jìn)入進(jìn)液孔的氣泡，在進(jìn)液孔附近進(jìn)行三次分離。第四步驟，氣泡在氣錨內(nèi)環(huán)形空間進(jìn)行四次分離。下沖程（泵排出階段），不吸入，僅排液，此時(shí)泵固定閥以下液體流速為零。這時(shí)氣錨中滯留的氣泡在靜止?fàn)顟B(tài)下上浮至氣錨的氣帽中，排到套管環(huán)形空間。是分氣效率

2、最高的階段。排氣閥排氣孔進(jìn)液孔氣帽外殼吸入管氣錨原理氣錨原理離心效應(yīng)離心效應(yīng) 利用離心效應(yīng)設(shè)計(jì)氣錨，以螺旋式氣錨為代表，利用不同密度的流體離心力不同，使被聚集的大氣泡沿螺旋內(nèi)側(cè)流動(dòng)，帶有未被分離的小氣泡的液體則沿外側(cè)流動(dòng)；在下沖程泵停止吸入時(shí)，套管與錨筒環(huán)形空間中液流速度為零，其中一部分氣泡上浮至分離器上部的油套環(huán)空里，液流沿外側(cè)經(jīng)過液道進(jìn)泵。這種氣錨對產(chǎn)量越高、氣油比越大、氣泡直徑越大的情況有顯著分離效果。液體進(jìn)泵分流腔排氣孔排氣閥氣帽螺片中心管外殼進(jìn)液口氣錨原理氣錨原理捕集捕集效應(yīng)效應(yīng)、氣帽排氣效應(yīng)氣帽排氣效應(yīng)基于基于捕集效應(yīng)捕集效應(yīng)氣錨的原理氣錨的原理 氣泡直徑越大，分氣效率愈高，因此使

3、小氣泡聚集成大氣泡便會(huì)大大地提高分氣效率。盤式氣錨其排氣原理是以集氣盤作為氣泡捕集器，將氣泡聚集后利用液流的 90轉(zhuǎn)向時(shí)的離心效應(yīng)，使油氣分離。氣體在盤內(nèi)聚集溢出時(shí)形成大氣泡，沿氣錨外殼的內(nèi)壁上浮至氣帽，經(jīng)排氣孔排到套管環(huán)形空間，而液體從吸入孔進(jìn)入吸入管進(jìn)泵。這種氣錨效率比簡單氣錨好，但低于離心效應(yīng)氣錨的排氣效率。基于基于氣氣帽排氣帽排氣效應(yīng)效應(yīng)氣錨的原理氣錨的原理 為了有效地將進(jìn)液孔與排氣孔分開，設(shè)計(jì)氣錨時(shí)往往采用氣帽與排氣閥的結(jié)構(gòu)，以確保排氣孔不進(jìn)液，只排氣。其原理是，設(shè)進(jìn)液孔處壓力為 ，則排氣孔外的壓力等于P減去液柱壓力Pf，而排氣孔內(nèi)的壓力等于P減去氣柱壓力Pg。因?yàn)镻fPg。排氣孔內(nèi)

4、壓力大于排氣孔外壓力，當(dāng)這兩個(gè)壓力差值大于克服排氣閥質(zhì)量時(shí)，則閥自動(dòng)打開放氣。典型典型氣錨氣錨重力式氣錨重力式氣錨重力式氣錨是利用氣液密度的差異，小氣泡向上運(yùn)動(dòng)聚積形成大氣泡，經(jīng)氣錨上部孔眼排出，原油向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)內(nèi)管進(jìn)入抽油泵，這種氣錨適合在產(chǎn)量低、氣油比較低的井中使用。對于高產(chǎn)井，液流速度大，攜帶氣泡能力強(qiáng)，分氣效果差。自然式氣錨普通沉降式氣錨多杯等流型氣錨典型典型氣錨氣錨螺旋螺旋式式氣錨氣錨離心力作用式氣錨是利用氣液混合物在氣錨內(nèi)旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，油氣的密度不同，離心力也不同，氣泡在內(nèi)側(cè)流動(dòng)，液體在外側(cè)流動(dòng)，這種氣錨以螺旋式氣錨為代表，分離效率較高，適合在產(chǎn)量高，氣油比較低的井中使用。1.抽油泵；

5、抽油泵；2.排氣孔；排氣孔；3.單流閥；單流閥；4.氣罩；氣罩；5.錨殼；錨殼；6.螺桿；螺桿；7.套管；套管；8.中心管；中心管；a.單一式螺旋氣錨；單一式螺旋氣錨；b.組合式螺旋氣錨；組合式螺旋氣錨；典型典型氣錨氣錨偏心偏心氣錨氣錨根據(jù)氣體優(yōu)先進(jìn)入較大空間的原理，偏心氣錨將吸入口置于扶正彈簧的另一側(cè)，即靠近套管壁的一側(cè)，使進(jìn)入氣錨的液體含氣量降低，從而增加了氣錨處理氣體的能力。減少了氣液兩相混合物進(jìn)入氣錨后的壓力損失，避免因壓力下降而造成的氣體再次分離。典型氣錨典型氣錨迷宮式迷宮式氣錨氣錨、多級(jí)分離氣錨、多級(jí)分離氣錨新型迷宮式氣錨將重力分離原理和離心分離原理有機(jī)地結(jié)合在一起，其基本型氣錨主

6、要由上、下兩級(jí)組成。上級(jí)為離心式螺旋氣錨，下級(jí)為重力分離式和離心分離式綜合氣錨，可使油氣流經(jīng)同一長度錨筒時(shí)，達(dá)到雙倍的分離效果?？筛鶕?jù)油井氣量的大小(氣液比值)組成任意級(jí)數(shù)，實(shí)現(xiàn)油氣的高效分離。第一階段，由進(jìn)液孔水平進(jìn)人氣錨孔眼的氣液混合物首先進(jìn)行分離。第二階段，進(jìn)人錨筒并被液流帶至進(jìn)液孔以下的氣泡在錨筒環(huán)形空間內(nèi)分離。新型迷宮式氣錨在第二階段實(shí)際上是以重力分氣過程和離心分氣過程兩種分氣過程的合成。第三階段，被液流攜至中心管內(nèi)的小氣泡在上級(jí)正螺旋氣錨內(nèi)分離。多級(jí)分離氣錨采用旋流分砂、旋流分氣和沉降分氣的機(jī)理，使其防砂、防氣效果更好。旋流分離是根據(jù)固體和液體密度的不同，采用離心原理進(jìn)行分離；沉降

7、分離是利用重力原理，通過分離空間的液氣流的重力差和氣體從液體中的溢出能力進(jìn)行自然分離。 第一階段為第一階段為旋流分旋流分砂砂。 第二階段為第二階段為沉降沉降分離分離。 第三第三階段為階段為旋流分旋流分氣氣。特點(diǎn)是：多級(jí)分離，分離時(shí)間充足，油、氣、砂分離更徹底；采用重力作用、離心作用和偏心作用分離，分離效果好；分離機(jī)構(gòu)無運(yùn)動(dòng)件，使用壽命長，可重復(fù)利用；在防氣、防砂的同時(shí)，可替代篩管使用；結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可用于各類套管。典型典型氣錨氣錨旋流式氣錨旋流式氣錨旋流式氣錨外管上有很多小孔，孔的方向與外管內(nèi)表面相切并向下傾斜，由于外管上的切線小孔的內(nèi)表面是粗糙的，混合在液體里的氣體經(jīng)過時(shí)受到剪切作用，

8、一部分氣體被分離，進(jìn)入外管與內(nèi)管環(huán)形空間的氣液混合物形成旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，氣液混合物進(jìn)行第2次分離。氣體上升經(jīng)過外管排出，液體下降經(jīng)過襯管進(jìn)入由襯管和內(nèi)吸管組成的環(huán)形空間，未被分離的氣體利用重力分離原理進(jìn)行第3次分離，最后剩余的液體進(jìn)入泵體。典型典型氣錨氣錨賈敏式篩氣錨賈敏式篩氣錨當(dāng)高能氣泡通過一小孔時(shí)，如氣泡的直徑明顯大于小孔的直徑，氣泡則不能通過，稱之為賈敏效應(yīng)。賈敏式篩離氣錨是根據(jù)井筒內(nèi)氣泡的彈粒性原理，減小傳統(tǒng)氣錨的進(jìn)液孔直徑來設(shè)計(jì)的。為使流體進(jìn)孔的過程中減小其在水平的分速，將錨孔開為斜孔，主流體以一定的斜度進(jìn)入錨孔。氣錨在順煤層氣錨在順煤層“L L”井型井型應(yīng)用應(yīng)用 順煤層“L

9、”井型是為了適應(yīng)急傾斜煤儲(chǔ)層煤層氣開發(fā)而設(shè)計(jì)的，順煤層井采用直井段+增斜段+穩(wěn)斜段的井身結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要穩(wěn)斜段在煤層中沿下傾方向鉆進(jìn)50-100m。順煤層井優(yōu)點(diǎn)：1、有效減小氣水分異對煤層氣的排采負(fù)面作用；2、增大井筒與煤層的接觸面積，使固相物相對分散地運(yùn)移至井筒，有利于煤層氣水向井筒的運(yùn)移；3、形成良好的井間干擾。由于順煤層“L”井型的主要出氣出水在穩(wěn)斜段，所以穩(wěn)斜段的傾角決定了煤層氣排采泵和氣錨的選擇。一般情況下，由于斜井段的存在，順煤層“L”井型會(huì)采用電潛泵排采。這種情況下，配合有桿泵使用的氣錨不適用于“L”井型。由于氣錨的主要原理是基于重力原理或離心力原理，所以斜井段的存在會(huì)對基于重力原

10、理設(shè)計(jì)的氣錨氣液分離效率產(chǎn)生很大影響，所以基于重力原理設(shè)計(jì)的氣錨也不適用于“L”井型?？偨Y(jié)與思考總結(jié)與思考名稱名稱設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)適用范圍及優(yōu)點(diǎn)適用范圍及優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用實(shí)應(yīng)用實(shí)例例在在“L”型井型井適用性適用性多杯等流型多杯等流型氣錨氣錨延長采出液的氣液分離時(shí)間，主要重力作用。 應(yīng)用于除定點(diǎn)測壓井以外的所有抽油機(jī)井，適用于日產(chǎn)液量較小的井。大慶油田陡傾斜煤層適用旋流式旋流式氣錨氣錨氣液混合流沿切線方向進(jìn)入旋流腔中，受離心作用和重力作用分離。 適于高油氣比井；結(jié)構(gòu)簡單；可作砂錨使用。濮城油田陡傾斜煤層適用。偏心氣錨偏心氣錨油管與套管一側(cè)接觸形成偏心環(huán)空，氣體優(yōu)先進(jìn)入環(huán)空面積較大

11、的一側(cè)。外徑 89 mm；101 mm；長度 3200 mm；吸入口直徑 27mm；油氣比 36-407m3/t適于高油氣比井；分氣效率高。吐哈油田篩管完井不適用，套管完井避開射孔段適用性強(qiáng)。迷宮式迷宮式氣錨氣錨重力分離原理和離心分離原理有機(jī)結(jié)合，上級(jí)為離心式螺旋氣錨，下級(jí)為重力分離式和離心分離式綜合氣錨。氣液比150 m3/t配合地面放氣閥使用；適用于產(chǎn)液量30t， 氣液比150 m3/t的井。冀東油田、中原油田分公司陡傾斜適用。多級(jí)分離氣多級(jí)分離氣錨錨采用旋流分砂、旋流分氣和沉降分氣的機(jī)理，具有防砂、防氣效果。最大外徑 90 mm；最小內(nèi)徑 25 mm；總長3 000 mm；日處理液量 355 m3；氣液比 155具有防氣、防砂功能，防砂粒度4.8m；可替代篩管使用；結(jié)構(gòu)簡單，可用于各類套管。長慶油田陡傾斜適用，同時(shí)可防部分煤粉。螺旋罩式多螺旋罩式多功能功能沉砂氣錨沉砂氣錨綜合應(yīng)用了螺旋離心分離和重力滑脫罩式分離及單向